intTypePromotion=1

Luận văn:Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng

Chia sẻ: Orchid_1 Orchid_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:104

0
128
lượt xem
39
download

Luận văn:Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong các hệ thống truyền động chất lượng cao với dải công suất từ vài W đến hàng MW, với ưu điểm là tốc độ có thể điều chỉnh trơn trong một phạm vi rộng. Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng có những tính năng tốt ở trạng thái ổn định và trạng thái động, cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, thiết kế cũng rất thuận lợi. Khi kết hợp sử dụng phương pháp điều...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng

  1. Luận văn Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng
  2. 1 MỞ ĐẦU 1- Lý do chọn đề tài Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn được dùng rất phổ biến trong các hệ thống truyền động chất lượng cao với dải công suất từ vài W đến hàng MW, với ưu điểm là tốc độ có thể điều chỉnh trơn trong một phạm vi rộng. Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng có những tính năng tốt ở trạng thái ổn định và trạng thái động, cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, thiết kế cũng rất thuận lợi. Khi kết hợp sử dụng phương pháp điều khiển hiện đại sẽ nhận được một hệ thống có chỉ tiêu chất lượng cao hơn. Do vậy tôi đã lựa chọn đề tài: " Nghiên cứu tổng hợp bộ điều chỉnh lai sử dụng trong hệ thống điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều khi điều khiển nhiều mạch vòng". 2- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 2.1- Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu phương pháp thiết kế ứng dụng bộ điều chỉnh hệ thống truyền động và có kết hợp sử dụng phương pháp điều khiển hiện đại để nâng cao chất lượng hệ thống truyền động. 2.2- Ý nghĩa thực tiễn Đề tài góp phần xây dựng được một phương pháp thiết kế kỹ thuật hệ thống điều khiển truyền động điện đơn giản hơn, thực dụng hơn. Khi thiết kế tính toán cụ thể các tham số chỉ cần dựa theo các công thức có sẵn và số liệu trong các bảng là có thể xác định được. Do vậy làm cho việc thiết kế được quy chuẩn hoá, giảm nhẹ được rất nhiều công sức. Đề tài góp phần trong việc nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển khi kết hợp sử dụng bộ điều khiển mờ lai. Nó thích hợp cho hệ thống điều khiển tốc độ thông dụng, hệ thống tuỳ động và cả những hệ thống phản hồi tương tự. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  3. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài liệu tham khảo. Tác giả luận văn Lý Ngô Mai Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  4. DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT,CÁC KÍ HIỆU Stt Kí hiệu Diễn giải 1 Bộ điều chỉnh tốc độ quay. R 2 RI Bộ điều chỉnh dòng điện. 3 FX Thiết bị phát xung. 4 FT Máy phát xung đo tốc độ. 5 C Điện dung. 6 Ce Hệ số sức điện động động cơ một chiều 7 h Chiều rộng trung tần đặc tính tần số mạch hở 8 I, i Cƣờng độ dòng điện, dòng điện mạch roto 9 Id, id Dòng điện chỉnh lƣu 10 Ki Hệ số khuếch đại mạch hở trong hệ thống mạch kín. 11 L Điện cảm; phụ tải - Load 12 Mr Giá trị đỉnh cao đặc tính dải tần của hệ thống mạch kín. 13 N Động lƣợng nhiễu 14 n Tốc độ quay 15 n0 Tốc độ quay không tải lý tƣởng 16 p=(d/dt) Toán tử vi phân 17 R Điện trở, tổng trở của mạch vòng roto 18 T Hằng số thời gian 19 t Thời gian 20 TI Hằng số thời gian điện từ của mạch roto 21 Tm Hằng số thời gian điện cơ 22 To Hằng số thời gian lọc sóng 23 TS Thời gian mất điều khiển trung bình của Thyristo 24 tS Thời gian điều chỉnh 25 U, u Điện áp, điện áp cấp cho mạch roto Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  5. 26 Ud, ud Điện áp chỉnh lƣu 27 Udk Điện áp điều khiển thiết bị phát xung 28 Ud0 Điện áp chỉnh lƣu không tải lý tƣởng Un * 29 Điện áp ứng với tốc độ quay cho trƣớc. 30 Un Điện áp phản hồi tốc độ quay Ui * 31 Điện áp ứng với dòng điện cho trƣớc. 32 Ui Điện áp phản hồi dòng điện. 33 W(p) Hàm số truyền, hàm số truyền vòng hở 34 WK(p) Hàm số truyền vòng kín 35 z Hệ số phụ tải  36 Hệ số phản hồi tốc độ quay  37 Hệ số phản hồi dòng điện  38 Độ dôi dƣ góc pha n 39 Độ giảm tốc độ quay U 40 Độ chênh áp  41 Hệ số cản  42 Hệ số quá tải cho phép của động cơ % 43 Độ quá điều khiển  44 Hăng số thời gian, hằng số thời gian tích phân  45 Tốc độ góc, tần số góc c 46 Tần số ngắt đặc tính mạch vòng hở 47 Inom Giá trị dòng điện định mức, giá trị đặt tên - nominal 48 Idm Giá trị dòng điện cực hạn, giá trị đỉnh cao  49 Giá trị tƣơng đối của hằng số thời gian vi phân tốc độ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  6. DANH MỤC CÁC BẢNG Stt Kí hiệu Diễn giải 1 Bảng 2-1 Sai số trạng thái ổn định của hệ thống loại I dƣới tác dụng của các loại tín hiệu khác nhau. 2 Bảng 2-2 Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng bám trạng thái động và các tham số của hệ thống điển hình loại I. 3 Bảng 2-3 Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng động và các tham số của hệ thống điển hình loại I. 4 Bảng 2-4 Giá trị Mrmin và tỉ số tấn số khi độ rộng trung tần h khác nhau. 5 Bảng 2-5 Sai số trạng thái ổn định với tín hiệu đầu vào khác nhau của hệ thống điển hình loại II. 6 Bảng 2-6 Chỉ tiêu chất lƣợng bám đầu vào nhảy vọt của hệ thống điển hình loại II. 7 Bảng 2-7 Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng chống nhiễu trạng thái động và tham số của hệ thống điển hình loại II. 8 Bảng 2-8 Chỉ tiêu chất lƣợng chống nhiễu của hệ thống hai mạch vòng kín có phản hồi âm vi phân tốc độ quay. 9 Bảng 3-1 Các luật điều khiển Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  7. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Stt Kí hiệu Diễn giải tên hình vẽ 1 Hình 1-1 Hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện. 2 Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý mạch điện hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 3 Hình 1-3 Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 4 Hình 1-4 Đƣờng đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 5 Hình 1-5 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 6 Hình 1-6 Đồ thị tốc độ quay và dòng điện của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 7 Hình 1-7a Tác dụng chống nhiễu trạng thái động của hệ thống điều tốc vòng kín đơn. 8 Hình1-7b Tác dụng chống nhiễu trạng thái động của hệ thống điều tốc hai vòng kín. 9 Hình 2-1 Hệ thống điển hình loại I. 10 Hình 2-2 Hệ thống điển hình loại II. 11 Hình 2-3 Đƣờng cong thích nghi nhảy vọt điển hình và chỉ tiêu chất lƣợng bám. 12 Hình 2-4 Quá trình trạng thái động đột ngột tăng tải và chỉ tiêu đƣờng cong chống nhiễu. 13 Hình 2-5 Quan hệ giữa đƣờng đặc tính tần số biên pha mạch vòng hở của hệ thống điển hình loại I và tham số K. 14 Hình 2-6 Hệ thống điển hình loại I chịu tác dụng nhiễu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  8. 15 Hình 2-7 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống loại I dƣới tác dụng của một dạng nhiễu. 16 Hình 2-8 Đặc tính tần số biên pha mạch vòng hở và độ rộng trung tần của hệ thống điển hình loại II. 17 Hình 2-9 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống loại II dƣới tác dụng của một loại nhiễu. 18 Hình 2-10 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín. 19 Hình 2-11 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng dòng điện. 20 Hình 2-12 Biến đổi đẳng trị của sơ đồ cấu trúc sức điện động ngƣợc tác dụng (IdL=0). 21 Hình 2-13 Mạch vòng dòng điện đƣợc hiệu chỉnh thành hệ thống điển hình loại I. 22 Hình 2-14 Bộ điều chỉnh dòng điện kiểu PI có chứa bộ lọc cho trƣớc và bộ lọc phản hồi. 23 Hình 2-15 Mạch điện tƣơng đƣơng đầu vào có chứa khâu lọc. 24 Hình 2-16 Đƣờng đặc tính tần biên logarit của mạch vòng dòng điện và khâu gần đúng của nó. 25 Hình 2-17 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động của mạch vòng tốc độ quay và xử lý gần đúng của nó. 26 Hình 2-18 Bộ điều chỉnh tốc độ quay kiểu PI có cài đặt bộ lọc cho trƣớc và bộ lọc phản hồi. 27 Hình 2-19 Quá trình khởi động hệ thống điều khiển tốc độ của mạch vòng tốc độ quay thiết kế theo hệ thống điển hình loại II. 28 Hình 2-20 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động đẳng trị của mạch vòng kín tốc độ quay. 29 Hình 2-21 Sơ đồ mô phỏng hệ thống khi không tải 30 Hình 2-22 Kết quả mô phỏng khi không tải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  9. 31 Hình 2-23 Kết quả mô phỏng khi tải định mức 32 Hình 2-24 Bộ điều tiết tốc độ quay cài đặt phản hồi âm vi phân 33 Hình 2-25 Ảnh hƣởng của phản hồi âm vi phân đối với QT khởi động 34 Hình 2-26 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động có cài đặt phản hồi âm vi phân 35 Hình 2-27 Sơ đồ cấu trúc trạng thái động có phản hồi âm vi phân tốc độ chịu nhiễu phụ tải 36 Hình 2-28 Sơ đồ mô phỏng Simulink 37 Hình 2-29 Đồ thị tốc độ động cơ khi có phản hồi âm vi phân tốc độ 38 Hình 3-1 Sơ đồ khối bộ điều khiển mờ 39 Hình 3-2 Mô hình chuyển đổi hiểu biết của con ngƣời và hệ mờ 40 Hình 3-3 Ví dụ chọn tập dữ liệu vào - ra 41 Hình 3-4 Hệ điều khiển mờ lai cấu trúc hai vòng 42 Hình 3-5 Sơ đồ khối hệ điều khiển mờ lai 43 Hình 3-6 Bộ điều khiển mờ và các hàm liên thuộc vào - ra 44 Hình 3-7 Luật điều khiển của bộ điều khiển mờ 45 Hình 3-8 Sơ đồ mô phỏng trong Simulink – Matlab 46 Hình 3-9 Kết quả mô phỏng của bộ điều khiển PID - Mờ 47 Hình 3-10 Đặc tính đầu ra của hai bộ điều khiển PID và PID - Mờ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  10. MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Danh mục các chữ viết tắt, các kí hiệu Danh mục các hình vẽ, đồ thị Danh mục các bảng MỞ ĐẦU 1 Chƣơng 1 - GIƠÍ THIỆU TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2 1.1- Hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và 2 dòng điện cùng với đặc tính của nó. 1.1.1- Đặt vấn đề 2 1.1.2 -Cấu tạo hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín tốc độ 3 quay và dòng điện. 1.1.3- Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định và đƣờng đặc tính tĩnh. 4 1.1.4- Điểm làm việc ở trạng thái ổn định của các biến số và tính toán 7 các tham số ở trạng thái ổn định. 1.2- Chất lƣợng động của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 8 1.2.1- Mô hình toán học trạng thái động. 8 1.2.2- Phân tích quá trình khởi động. 9 1.2.3- Tính năng trạng thái động và tác dụng của hai bộ điều chỉnh. 12 Chƣơng 2 - PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ ỨNG DỤNG BỘ ĐIỀU CHỈNH 17 THÔNG THƢỜNG 2.1- Những tƣ duy cơ bản về phƣơng pháp thiết kế ứng dụng. 17 2.2- Hệ thống điển hình 18 2.2.1- Hệ thống điển hình loại I. 18 2.2.2- Hệ thống điển hình loại II. 19 2.3- Chỉ tiêu chất lƣợng động của hệ thống điều khiển. 21 2.3.1- Chỉ tiêu chất lƣợng bám. 21 2.3.2- Chỉ tiêu tính năng chống nhiễu. 22 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  11. 2.4- Quan hệ giữa các tham số và chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống điển 23 hình loại I. 2.4.1-Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng bám của hệ thống và tham số K. 24 2.4.2- Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng chống nhiễu và tham số của hệ 27 thống điển hình loại I. 2.5- Quan hệ giữa các tham số và chỉ tiêu chất lƣợng của hệ thống điển 30 hình loại II. 2.5.1- Quan hệ giữa chỉ tiêu chất lƣợng bám và tham số của hệ thống 32 điển hình loại II. 2.5.2- Quan hệ giữa tính năng chống nhiễu và các tham số của hệ 34 thống điển hình loại II. 2.6- Bộ điều chỉnh dòng điện và điều chỉnh tốc độ quay của hai mạch 36 vòng đƣợc thiết kế theo phƣơng pháp ứng dụng. 2.6.1- Thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện 37 2.6.2- Thiết kế bộ điều chỉnh tốc độ quay 43 2.6.3- Tính toán lƣợng quá điều khiển tốc độ quay khi bộ điều chỉnh 48 tốc độ quay không bão hoà nữa. 2.6.4 - Ví dụ thiết kế 55 2.7- Hạn chế quá điều khiển tốc độ quay - Phản hồi âm vi phân tốc độ 62 quay. 2.7.1- Đặt vấn đề 62 2.7.2- Nguyên lý cơ bản hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín 62 cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay. 2.7.3- Thời gian thôi bão hoà và tốc độ quay thôi bão hoà. 65 2.7.4- Phƣơng pháp thiết kế ứng dụng các tham số phản hồi âm vi 66 phân tốc độ quay. 2.7.5 - Tính năng chống nhiễu của hệ thống điều khiển tốc độ hai 67 mạch vòng kín có cài đặt phản hồi âm vi phân tốc độ quay. Chƣơng 3 - TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH LAI 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  12. 3.1 - Ứng dụng bộ điều khiển mờ trong mạch vòng tốc độ. 71 3.1.1 - Sơ đồ khối của bộ điều khiển mờ 72 3.1.2 - Nguyên lý điều khiển mờ. 73 3.1.3 - Những nguyên tắc tổng hợp bộ điều khiển mờ. 74 3.2 - Các bộ điều khiển mờ 80 3.2.1 - Bộ bbiều khiển mờ tĩnh. 80 3.2.2 - Bộ điều khiển mờ động. 80 3.3 - Hệ điều khiển mờ lai 82 3.3.1 - Đặt vấn đề 82 3.3.2 - Cơ sở thiết kế bộ điều khiển mờ lai. 83 3.3.3 - Thiết kế bộ điều khiển mờ lai PI 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  13. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- TS.TrÇn Thä, PGS.TS.Vâ Quang L¹p (2004), C¬ së ®iÒu khiÓn tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn, Nhà xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi. 2- Bïi Quèc Kh¸nh, NguyÔn V¨n LiÔn, Ph¹m Quèc H¶i, D-¬ng V¨n Nghi (2006), §iÒu chØnh tù ®éng truyÒn ®éng ®iÖn, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi. 3- Phan Xu©n Minh, NguyÔn Do·n Ph-íc (2006), Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn mê, Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ néi. 4- NguyÔn Phïng Quang (2006), Matlab vµ Simulink dµnh cho kü s- ®iÒu khiÓn tù ®éng, Nhà xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi. 5- NguyÔn C«ng HiÒn (2006), M« h×nh ho¸ hÖ thèng vµ m« pháng, §¹i häc B¸ch Khoa, Hµ néi. 6- Nguyễn Trọng Thuần (2002), Điều khiển Logic và ứng dụng, Nhà xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt, Hµ Néi. 7- Nguyễn Nhƣ Hiển, L¹i Kh¾c L·i (2006), Hệ mờ và nơron trong kỹ thuật điều khiển, Nhà xuất bản khoa học tự nhiên và công nghệ. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  14. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN --------------------------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU CHỈNH LAI SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KHI ĐIỀU KHIỂN NHIỀU MẠCH VÒNG Học viên: Lý Ngô Mai Ngƣời HD Khoa Học: PGS.TS. Nguyễn Như Hiển THÁI NGUYÊN 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  15. PHỤ LỤC Bảng 1 Kiểu mạch điện chỉnh lƣu Thời gian mất điều khiển TS (ms) 1 pha nửa chu kỳ 10 1 pha kiểu cầu ( toàn chu kỳ) 5 3 pha nửa chu kỳ 3,33 3 pha kiểu cầu, 6 pha nửa chu kỳ 1,67 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  16. 2 Chương 1 - Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu CHƢƠNG 1 - GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1- Hệ thống điều chỉnh tốc độ với hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện cùng với đặc tính của nó. 1.1.1- Đặt vấn đề Trong hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vòng kín đơn dùng phản hồi âm tốc độ và bộ điều chỉnh PI có thể trong điều kiện bảo đảm hệ thống ở trạng thái ổn định thực hiện không có sai số tĩnh. Nếu đối với chất lượng động của hệ thống yêu cầu khá cao thì hệ thống một mạch vòng kín đơn khó thoả mãn yêu cầu. Điều này chủ yếu do hệ thống mạch vòng kín đơn không thể hoàn toàn dựa theo yêu cầu để khống chế dao động và mô men của quá trình động. Trong hệ thống điều chỉnh tốc độ mạch vòng kín đơn, chỉ có khâu phản hồi âm ngắt dòng điện là dành riêng để khống chế dòng điện, nhưng nó chỉ sau khi vượt quá dòng điện tới hạn, dựa vào phản hồi âm mạnh để hạn chế sự xung kích của dòng điện nhưng không thể khống chế thật tốt đồ thị trạng thái động của dòng điện. Sau khi dòng điện từ giá trị cực đại giảm xuống, mô men quay của động cơ cũng theo đó giảm xuống, vì vậy quá trình tăng tốc sẽ phải kéo dài. Đối với hệ thống điều chỉnh tốc độ thường phải vận hành đảo chiều như máy bào giường, máy cán đảo chiều, việc rút ngắn thời gian quá trình khởi động là nhân tố quan trọng nâng cao năng suất. Vì vậy ở điều kiện dòng điện của động cơ bị hạn chế, muốn lợi dụng tối đa năng lực quá tải cho phép của động cơ thì trong quá trình quá độ luôn luôn giữ được dòng điện ở giá trị tối đa cho phép, làm cho hệ thống truyền động điện tận dụng gia tốc tối đa để khởi động, sau khi vận tốc đạt tới trạng thái ổn định, lại cho dòng điện lập tức giảm xuống, làm cho mô men cân bằng ngay với phụ tải. Để khởi động nhanh nhất trong điều kiện cho phép thì cần phải nhận được một quá trình có dòng điện cực đại không đổi. Theo luật điều khiển phản hồi ta dùng phản hồi âm dòng điện là có thể nhận được quá trình dòng điện gần như không đổi. Với yêu cầu là trong quá trình khởi động chỉ có phản hồi âm dòng điện mà không thể đồng thời có thêm phản hồi âm tốc độ quay đưa tín hiệu cùng một đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  17. 3 Chương 1 - Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu vào của bộ điều chỉnh. Sau khi đạt tới tốc độ quay trạng thái ổn định, lúc này lại yêu cầu chỉ cần có phản hồi âm tốc độ quay mà không cần phản hồi âm dòng điện. Do vậy ta dùng hệ thống điều khiển tốc độ hai mạch vòng kín - Nó có thể thực hiện được tác dụng của hai loại phản hồi âm vừa âm cả tốc độ quay và dòng điện, lại vừa có thể làm cho chúng chỉ gây tác dụng riêng biệt trong những giai đoạn khác nhau. 1.1.2 - Cấu tạo hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện Để thực hiện hai loại phản hồi âm là tốc độ quay và dòng điện gây tác dụng riêng rẽ, trong hệ thống bố trí hai bộ điều chỉnh, một dùng cho tốc độ quay và một dùng cho dòng điện. Hai bộ này ghép nối tiếp nhau tức là lấy đầu ra của bộ điều chỉnh tốc độ quay để làm đầu vào của bộ điều chỉnh dòng điện, sau đó đầu ra của bộ điều chỉnh dòng điện đi khống chế thiết bị phát xung của bộ chỉnh lưu bán dẫn Thyristo. BD I + -u I Id u*I - u*n RI R Đ -u n FX - n n FT Hình 1-1 Hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín tốc độ quay và dòng điện. Trong đó :R là bộ điều chỉnh tốc độ quay RI là bộ điều chỉnh dòng điện FX - thiết bị phát xung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  18. 4 Chương 1 - Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu FT - máy phát xung đo tốc độ Un* - điện áp ứng với tốc độ quay cho trước Un - điện áp phản hồi tốc độ quay Ui* - điện áp ứng với dòng điện cho trước Ui - điện áp phản hồi dòng điện. Để dễ nhận được chất lượng tĩnh và động, hai bộ điều chỉnh của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín thường dùng là bộ điều chỉnh PI, có sơ đồ nguyên lý như hình 1-2. BD Cn Rn + ui Ri Ci + L u* R0 R0 * WR u + i - Id n - + - + 1 + Đ + R0 + udk - R R0 Ri FX -u n - FT - + WR 2 Hình 1-2 Sơ đồ nguyên lý mạch điện hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. 1.1.3 - Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định và đƣờng đặc tính tĩnh Để phân tích đường đặc tính tĩnh của hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín, bắt buộc phải cho trước sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định như hình 1-3. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  19. 5 Chương 1 - Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu Id  R - -u i u*i udk u*n n 1 ud0 Id R KS RI R E Ce + + -u n  Hình 1-3 Sơ đồ cấu trúc trạng thái ổn định hệ thống điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. Để phân tích đường đặc tính tĩnh, ta cần hiểu rõ đường đặc tính trạng thái ổn định. Thường có 2 trạng thái: bão hoà (đầu ra đạt tới giá trị biên) và không bão hoà (đầu ra không đạt tới giá trị biên ) Lúc bộ điều chỉnh bão hoà, đầu ra chưa phải là hằng số, sự biến đổi của lượng đầu vào ảnh hưởng trở lại đầu ra, trừ khi tín hiệu đầu vào ngược chiều làm cho bộ điều chỉnh mất bão hoà, hay nói cách khác, bộ điều chỉnh bão hoà tạm thời bị tách khỏi mối liên hệ giữa đầu vào và đầu ra, tương đương với việc làm cho khâu điều chỉnh tách ra thành vòng hở. Lúc bộ điều chỉnh không bão hoà thì tác dụng của khâu PI làm cho chênh lệch điện áp vào  U ở trạng thái ổn định bao giờ cũng bằng 0. Trên thực tế, trong vận hành bình thường, bộ điều chỉnh không bao giờ đạt tới trạng thái bão hoà. Vì vậy đối với đường đặc tính thì chỉ có hai trường hợp là bộ điều chỉnh tốc độ quay bão hoà và không bão hoà. 1.1.3.1- Bộ điều chỉnh tốc độ quay không bão hoà Lúc này, cả hai bộ điều chỉnh đều không bão hoà, khi ổn định điện áp chênh lệch đầu vào đều bằng 0. Vì vậy: Un*= Un = .n (1-1) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
  20. 6 Chương 1 - Giới thiệu tổng quan vấn đề nghiên cứu Ui* = Ui = .Id Và (1-2) Từ (1) ta có : U *n n= = n0 (1-3)  Từ đó ta nhận được đoạn n0  A n trên đường đặc tính ở hình 1- 4. A n0 Cũng tại thời điểm đó, bởi vì bộ điều chỉnh tốc độ quay không bão hoà, Ui*< Uim* và từ (1-2) ta biết Id < Idm, có nghĩa là B đoạn n0  A trên đường đặc tính 0 Id Id Idn0m tĩnh liên tục từ Id = 0 (trạng thái m không tải lý tưởng ) đến tận Id = Hình 1-4 Đường đặc tính tĩnh của hệ thống Idm. Đó chính là đoạn làm việc điều chỉnh tốc độ hai mạch vòng kín. của đường đặc tính tĩnh. 1.1.3.2 - Bộ điều chỉnh tốc độ quay bão hoà Lúc này, đầu ra của bộ điều chỉnh tốc độ quay đạt tới giới hạn biên độ U*im, mạch vòng ngoài của tốc độ quay trở thành mạch hở, sự thay đổi của tốc độ quay đối với hệ thống không còn phát sinh ảnh hưởng. Hệ thống hai mạch vòng kín biến thành hệ thống mạch vòng kín đơn không có sai số tĩnh dòng điện . U * im Lúc ổn định: Id = = Idm (1-4)  Trong đó dòng điện lớn nhất Idm là do người thiết kế chọn phụ thuộc vào năng lực quá tải cho phép của động cơ và trị số gia tốc lớn nhất cho phép của hệ thống truyền dẫn điện. Đường đặc tính mà hệ thức (1-4) đã mô tả là đoạn A  B trên hình 1- 4. Đường đặc tính thẳng đứng như vậy chỉ phù hợp trong trường hợp n < n0, bởi vì nếu n < n0 thì Un < Un*, bộ điều chỉnh tốc độ quay sẽ rút ra khỏi trạng thái bão hoà. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2